JP4621880B2 - 異物検知方法及び異物検知装置 - Google Patents
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Description
本発明の目的は、異物の向きによるセンサーの指向性を無くした異物検知装置を提供することにある。
本発明1の異物検知方法は、搬送路によって被検査物を搬送し、前記搬送路の途中に配置され、かつ、交番磁界を発生するセンサによって前記被検査物に混入した磁性体異物を検知する異物検知方法において、前記センサは、磁束を通すコアに導線を巻いたセンサセルであり、かつ前記導線が電気的に直列に接続された複数の前記センサセルに、数百Hzから数十kHzの周波数の電圧を印加又は前記周波数の電流を供給することにより、同相の磁力線の微少磁界を発生させて、前記微少磁界は、前記センサセルに印加される前記電圧又は供給される前記電流が微少で、かつ前記センサセルを構成する前記コアの磁化(B−H)特性の内、前記磁化特性を表わす磁束密度(B)と磁界(H)が0付近の微少の値である非線形部分を利用したものであり、前記センサセルに流れる磁力線を含む面は、このセンサセルに隣り合うように配置された前記センサセルに流れる磁力線を含む面と直角を成すように、前記複数の前記センサセルを配置し、前記磁性体異物が前記センサの付近を通過するとき、前記磁性体異物の磁界が前記微小磁界へ影響を与え、前記周波数が前記微少磁界に応答して変化し、かつ、一つの前記センサセルに発生した前記磁性体異物による前記磁力線は、そのセンサセルに隣り合う前記センサセルの前記磁力線と直交し信号を強め合い、前記磁性体異物からの検出磁界を前記センサの検出電圧又は検出電流として検出して前記磁性体異物を検知することを特徴とする。
本発明の異物検知装置は、2列の複数のセンサセルを有するセンサーユニットを用い、センサセルを搬送路の搬送方向に対して、例えば45度を有するように配置することで、異物の向きによる検知感度の指向性を無くし、被検査物に含有される異物の向きと関係なく検知できるようになった。
本発明の金属異物を検知するための検知回路を図14の(a)に図示している。可変周波数電源から電気エネルギーが整合トランスTsrを介して検知回路に給されている。検知回路は、センサーコイルを有するブリッジ回路を含む構成になっている。ここでは、センサーコイルとは、コアに導線を巻いた構造のコイルを意味する。例えば、断面構造がE形の鉄心の溝部に沿って導線を巻いた構造のものである。センサーコイルは、平衡または非平衡のブリッジ回路の一辺を担っている。センサーコイルは鉄心にコイルを巻いた構造である。
共振周波数は式1で、LとCの比率で決まるインピーダンスZは式2で表される。例えば、VRが1kΩでZ=1kΩのとき、性能指数Q値はQ=1である。Q値が比較的小さな値のとき、必要とするQからVRの値を式3で算出できる。
一定の温度で、被検査物がコイル近辺を一定の通過速度で通過する場合を考える。このとき、センサーコイルの電流が変化する要因としては、被検査物の渦電流、透磁率、誘電率、そして、センサーコイルの近辺を通過する速度の大きさ等が代表的であり、その中で金属異物の透磁率が一番の影響を与えていると推定される。被検査物中の金属異物が高い透磁率を有する材料でできている場合、上記のような微少電流をセンサーコイルに供給しているときは、金属異物の透磁率がセンサーコイルの磁界変化に大きな影響を与えるためである。
ここで、位相偏移について説明をする。パッシブなアナログ回路の入出力にアクティブ回路が接続されている場合、信号伝送及びノイズ発生の観点から、定在波を定常的な現象として捉える必要がある。ドライバ側の低出力インピーダンスが、レシーバ側の高入力インピーダンス回路に接続されている場合を想定する。これは、ハイゲインのOPアンプ同士が、長い配線で接続をされている場合や、本実施の形態のブリッジ回路のように整合トランスTsrを介して絶縁された大きなインダクタンスを持つパッシブ回路が接続されているような場合に当る。
次の、本発明の実施の形態の説明をする。図1は、本発明の実施の形態の異物検知装置1の概要を図示している。異物検知装置1は、被検査物中の金属物、特に食品を包む容器であるアルミニウム包装袋内の食品に混入した金属異物を検知、又は探知して通知するためのものである。異物検知装置1は、ベルトコンベヤ2、駆動用モータ4、センサー格納部6、信号処理ユニット13等から構成される。ベルトコンベヤ2は、脚つきのフレームに搭載されたベルトコンベアであり、被検査物14を一定速度で搬送するためのものである。
図5は、信号処理ユニット13の概要を示す機能ブロック図である。信号処理ユニット13は、発振回路21、ブリッジ回路22、アルミ信号消去回路23、増幅/位相変換回路24、増幅/位相反転回路25、波形処理部26、デジタルコンピュータ処理部27、信号出力部28等から構成されている。
図8は、検知回路100を図示している。上述の発振回路21、ブリッジ回路22、センサーユニット11、12を合わせて検知回路100として説明をする。図8の検知回路100は、1対のセンサーユニット11は、ブリッジ回路101とブリッジ回路102である。センサーユニット11を構成するセンサセル17を等価的にL1とL2で示している。センサーユニット12についても、同様の検知回路100がある。以後は、センサーユニット11だけを例にとって説明する。
2…ベルトコンベヤ
3…ベルト
4…駆動用モータ
5…マグネットブースター
6…センサー格納部
7…永久磁石
8…第1センサー
9…第2センサー
10…光センサー
11、12…センサーユニット
13…信号処理ユニット
14…被検査物
17…センサセル
Claims (10)
- 搬送路によって被検査物を搬送し、前記搬送路の途中に配置され、かつ、交番磁界を発生するセンサによって前記被検査物に混入した磁性体異物を検知する異物検知方法において、
前記センサは、磁束を通すコアに導線を巻いたセンサセルであり、かつ前記導線が電気的に直列に接続された複数の前記センサセルに、数百Hzから数十kHzの周波数の電圧を印加又は前記周波数の電流を供給することにより、同相の磁力線の微少磁界を発生させて、
前記微少磁界は、前記センサセルに印加される前記電圧又は供給される前記電流が微少で、かつ前記センサセルを構成する前記コアの磁化(B−H)特性の内、前記磁化特性を表わす磁束密度(B)と磁界(H)が0付近の微少の値である非線形部分を利用したものであり、
前記センサセルに流れる磁力線を含む面は、このセンサセルに隣り合うように配置された前記センサセルに流れる磁力線を含む面と直角を成すように、前記複数の前記センサセルを配置し、
前記磁性体異物が前記センサの付近を通過するとき、前記磁性体異物の磁界が前記微小磁界へ影響を与え、前記周波数が前記微少磁界に応答して変化し、かつ、一つの前記センサセルに発生した前記磁性体異物による前記磁力線は、そのセンサセルに隣り合う前記センサセルの前記磁力線と直交し信号を強め合い、前記磁性体異物からの検出磁界を前記センサの検出電圧又は検出電流として検出して前記磁性体異物を検知する
ことを特徴とする異物検知方法。 - 請求項1の異物検知方法において、
前記センサセルは、前記被検査物の流れ方向と直交する2列を形成するように配置されている
ことを特徴とする異物検知方法。 - 請求項2の異物検知方法において、
前記センサセルの前記導線は、同一の前記列同士が直列に接続されている
ことを特徴とする異物検知方法。 - 請求項1又は2の異物検知方法において、
前記コアは、長方形の形状を有し、前記コアの長手方向が前記搬送路の搬送方向に対して45度を有するように配置されている
ことを特徴とする異物検知方法。 - 請求項4の異物検知方法において、
前記2列の一方の列の前記センサセルと、前記2列の他方の列の前記センサセルとは、それぞれの前記コアの長手方向が互いに90度を成すように配置される
ことを特徴とする異物検知方法。 - 搬送路によって被検査物を搬送し、前記搬送路の途中に配置され、かつ、交番磁界を発生するセンサによって前記被検査物に混入した磁性体異物を検知する異物検知装置において、
前記センサは、磁束を通すコアに導線を巻いたセンサセルであり、かつ前記導線が電気的に直列に接続された複数の前記センサセルからなり、かつ、数百Hzから数十kHzの周波数の電圧を印加又は前記周波数の電流の供給を受けて、同相の磁力線の微少磁界を発生し、
前記微少磁界は、前記センサセルに印加される前記電圧又は供給される前記電流が微少で、かつ前記センサセルを構成する前記コアの磁化(B−H)特性の内、前記磁化特性を表わす磁束密度(B)と磁界(H)が0付近の微少の値である非線形部分を利用したものであり、
前記センサセルに流れる磁力線を含む面は、このセンサセルに隣り合うように配置された前記センサセルに流れる磁力線を含む面と直角を成すように、前記複数の前記センサセルが配置され、
前記磁性体異物が前記センサの付近を通過するとき、前記微小磁界は前記磁性体異物の磁界から影響され、前記周波数が前記微少磁界に応答して変化し、かつ、一つの前記センサセルに発生した前記磁性体異物による前記磁力線は、そのセンサセルに隣り合う前記センサセルの前記磁力線と直交し信号を強め合い、検出手段で、前記磁性体異物からの検出磁界を前記センサの検出電圧又は検出電流として検出して前記磁性体異物を検知する
ことを特徴とする異物検知装置。 - 請求項6の異物検知装置において、
前記センサセルは、前記被検査物の流れ方向と直交する2列を形成するように配置されている
ことを特徴とする異物検知装置。 - 請求項7の異物検知装置において、
前記センサセルの前記導線は、同一の前記列同士が直列に接続されている
ことを特徴とする異物検知装置。 - 請求項6ないし8から選択される1項に記載の異物検知装置において、
長方形の形状を有する前記コアの長手方向は、前記搬送路の搬送方向に対して45度を有するように配置される
ことを特徴とする異物検知装置。 - 請求項7又は8の異物検知装置において、
前記2列の一方の列の前記センサセルと、前記2列の他方の列の前記センサセルとは、それぞれの前記コアの長手方向は互いに90度を成すように配置される
ことを特徴とする異物検知装置。
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